一種旋流霧化scr脫硝方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙氣脫硝，尤其涉及一種旋流霧化SCR脫硝方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]N0X是大氣污染物的主要來源，其大量排放會給環(huán)境造成巨大的危害。為了保護(hù)環(huán)境，需要對N0X進(jìn)行治理。國際上廣泛使用的選擇催化還原法(SCR)是一種從尾氣上治理^^^排放的有效方法。
[0003]目前采用的SCR方法是利用NH3作為還原劑在催化劑的作用下將NOx還原為無害的N2，從而脫除煙氣中的N0X。選擇合適的催化劑是SCR技術(shù)的核心，催化劑結(jié)構(gòu)一般有蜂窩式、平板式和波紋板式三種。其中，蜂窩式催化劑具有較大的幾何比表面積，但防塵和抗堵塞性能較差，阻力損失較大。平板式或波紋板式催化劑比蜂窩式催化劑具有更好的防積塵和堵塞能力，但氣固接觸比表面積小，催化反應(yīng)能力差。
[0004]由于受氣固接觸面積的影響，塔體內(nèi)煙氣的流場分布不均，煙氣與還原劑、催化劑接觸的時間有限，其催化還原反應(yīng)效率低，并且廣泛存在NH3的逃逸、催化劑堵塞、催化劑失效等問題。不僅影響脫硝效率的提高，而且造成脫硝成本增高，出現(xiàn)二次污染等問題。研發(fā)高效的SCR方法及裝置十分緊迫與必要。
[0005]通過對現(xiàn)有SCR系統(tǒng)研究可知，影響脫硝效率的因素包括反應(yīng)溫度、停留時間、還原劑與煙氣的混合均勻度、還原劑與N0X的化學(xué)當(dāng)量比、催化劑性能等。根據(jù)SCR催化劑的反應(yīng)動力學(xué)原理，在反應(yīng)溫度與催化劑性能一定的情況下，氨和混合程度對SCR工藝的脫硝效率具有極大的影響。在傳統(tǒng)的脫硝設(shè)備中，為了增加氨和合時間，采用了增大裝置的橫截面積，減少煙氣流速，增加塔體高度或長度的方法。增大裝置的橫截面積不僅導(dǎo)致塔內(nèi)流場呈現(xiàn)出層流態(tài)，減少了混合器的紊流度，降低了脫硝效率，而且增加了煙氣中顆粒物的沉積，使催化劑表面大量積灰，影響催化劑的活性，增大了氨的逃逸；增加塔體高度或長度又大大增加催化劑用量，增加建設(shè)成本與運(yùn)行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種旋流霧化SCR脫硝方法及其裝置。既可實(shí)現(xiàn)煙氣高效脫硝，又解決了現(xiàn)有技術(shù)中常出現(xiàn)的易積灰、催化劑失效和氨逃逸的問題。
[0007]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]—種旋流霧化SCR脫硝裝置，包括脫硝塔本體和沿脫硝塔本體的內(nèi)圓周面設(shè)置的板式催化劑層10 ;板式催化劑層10構(gòu)成煙氣通道；
[0009]沿板式催化劑層10的圓周面，自下而上分布有多層沿切圓方向噴射的多個旋流霧化噴嘴9 ;當(dāng)煙氣由脫硝塔本體的底部進(jìn)入煙氣通道內(nèi)并與旋流霧化噴嘴9噴射的氨氣相遇時，由于氨氣沿切圓方向旋流噴出，使煙氣與氨氣相互卷吸混合，并沿著由煙氣通道的內(nèi)圓周方向以切圓的方式螺旋上升；各旋流霧化噴嘴9通過管路連接設(shè)置在脫硝塔外的氨供給系統(tǒng)。
[0010]所述煙氣通道內(nèi)設(shè)有兩道蜂窩式催化劑7 ;第一道蜂窩式催化劑與煙氣入口之間的區(qū)域?yàn)橐患壭鞔呋磻?yīng)區(qū)；第一道蜂窩式催化劑與第二道蜂窩式催化劑之間的區(qū)域?yàn)槎壭鞔呋磻?yīng)區(qū)。
[0011]所述蜂窩式催化劑7的上方設(shè)置有多個吹灰器8，吹灰器8用于吹落附著在吹灰器8表面的積灰。
[0012]所述脫硝塔本體下部的煙氣入口處設(shè)置有導(dǎo)流均流板11。
[0013]所述氨供給系統(tǒng)包括依次管路連接的液氨儲罐6、用于對液氨進(jìn)行蒸發(fā)的液氨蒸發(fā)器5、用于對氨氣進(jìn)行緩沖的氨氣緩沖槽4、用于對氨和空氣進(jìn)行混合的氨/空氣混合器3和用于對氨氣進(jìn)行稀釋的稀釋風(fēng)機(jī)2 ;
[0014]所述氨/空氣混合器3通過一帶有電磁閥13的管路連接旋流霧化噴嘴9 ;所述脫硝塔本體的外部還設(shè)有一個氨逃逸反饋控制系統(tǒng)1，所述脫硝塔本體頂部的煙氣出口設(shè)置有用于檢測氨濃度的探頭14 ;氨逃逸反饋控制系統(tǒng)1根據(jù)探頭14檢測到的氨的濃度數(shù)據(jù)，控制氨供給系統(tǒng)以及電磁閥13的開度，用于實(shí)時控制旋流霧化噴嘴9對氨的噴入量，使噴入煙氣通道內(nèi)的氨量與NOJ^度相匹配。
[0015]所述脫硝塔本體底部設(shè)有積灰箱12，積灰箱12的中部具有供煙氣通過的喇叭形通孔。
[0016]一種旋流板式SCR脫硝方法如下:
[0017]煙氣通過脫硝塔本體下部的導(dǎo)流均流板11，進(jìn)入煙氣通道內(nèi)的一級旋流催化反應(yīng)區(qū)，煙氣與旋流霧化噴嘴9噴射的氨氣相遇時，由于氨氣沿切圓方向通過旋流霧化噴嘴9旋流噴出，使煙氣與氨氣相互卷吸混合，并沿著由煙氣通道的內(nèi)圓周方向以切圓的方式繼續(xù)螺旋上升，接著進(jìn)入二級旋流催化反應(yīng)區(qū)；相互卷吸混合的煙氣和氨氣，由一級旋流催化反應(yīng)區(qū)至二級旋流催化反應(yīng)區(qū)的上升過程中反復(fù)切向沖刷板式催化劑層10和蜂窩式催化劑7，并發(fā)生催化還原反應(yīng)，使煙氣、氨氣與板式催化劑層10的比表面積增大，最后由脫硝塔本體頂部出口排出，實(shí)現(xiàn)了煙氣脫硝。
[0018]當(dāng)探頭14檢測到煙氣中氨的濃度大于預(yù)設(shè)值時，氨逃逸反饋控制系統(tǒng)1根據(jù)該探頭14反饋的氨濃度數(shù)據(jù)，控制氨供給系統(tǒng)以及電磁閥13的開度，用于實(shí)時控制旋流霧化噴嘴9對氨的噴入量，使噴入煙氣通道內(nèi)的氨量與NOJ^度與預(yù)設(shè)值相匹配。
[0019]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0020]1、煙氣與MV混合效果好、流場均勻、脫硝效率高。煙氣通過導(dǎo)流均流板，旋流上升，卷吸噴入的氨氣；氨氣采用沿?zé)煔馔ǖ缊A周方向切圓式旋流噴入，強(qiáng)化了旋流場。二者相互卷吸，使得煙氣與還原劑均勻混合，形成一種旋流霧化態(tài)。這種旋流霧化態(tài)，與其傳統(tǒng)的流態(tài)相比，一方面可以增加混合氣在圓周方向的速率，保證煙氣在煙氣通道內(nèi)有足夠的行程，使煙氣充分脫硝。另一方面，煙氣螺旋上升而非直線上升，增加了煙氣在煙氣通道內(nèi)的行程和停留時間，使流場更加均勻，充滿度好，使煙氣的催化還原反應(yīng)更充分，接觸時間更長，增大了反應(yīng)物接觸比表面積，本發(fā)明有效地利用了脫硝塔的空間，進(jìn)一步提高了脫硝效率。除此之外，通過兩道蜂窩式催化劑整流，使整個流場分布更加均勻，實(shí)現(xiàn)二次催化反應(yīng)，更進(jìn)一步提尚了脫硝效率。
[0021]2、避免了催化劑堵塞，提高了催化劑使用效率。眾所周知，板式催化劑與蜂窩式催化劑各有優(yōu)缺點(diǎn)，本發(fā)明在旋流場區(qū)域(煙氣通道的圓周方向)布置板式催化劑，在煙氣通道的軸向方向采用蜂窩式催化劑，二者有機(jī)的組合布置，混合后的煙氣與氨氣在板式催化劑層的表面高速旋流作用下，離心分離，避免高粉塵帶入，有效解決了煙氣流速、堵塞、接觸比表面積之間的矛盾。為進(jìn)一步避免蜂窩式催化劑的積灰，在蜂窩式催化劑的層間設(shè)置了吹灰器，定期吹掉附著在其上的積灰?；旌虾蟮臒煔馀c氨氣在催化劑表面反復(fù)高速旋流作用下，既減少了催化劑積灰與堵塞，緩解了催化劑失效，又使催化劑使用效率達(dá)到較高水平。
[0022]3、降低了氨的逃逸率。采用了一級旋流催化反應(yīng)區(qū)和二級旋流催化反應(yīng)區(qū)串聯(lián)布置形式模式，減少脫硝塔頂部出口煙氣中冊13的體積分?jǐn)?shù)，有效地實(shí)現(xiàn)了煙氣的高效脫硝，降低了 NH3的逃逸率。另一方面基于噴氨反饋控制系統(tǒng)，通過出口順3的濃度檢測，及時調(diào)整噴氨量，解決了傳統(tǒng)SCR裝置中噴氨實(shí)時跟蹤動態(tài)控制問題，既保證脫硝效率，又降低了氨的逃逸率。另一方面，為進(jìn)一步優(yōu)化冊13的逃逸率，增加了氨逃逸反饋控制系統(tǒng)，并在脫硝塔本體頂部的煙氣出口設(shè)置了用于檢測氨濃度的探頭；氨反饋控制系統(tǒng)根據(jù)探頭檢測到的氨的濃度數(shù)據(jù)，控制氨供給系統(tǒng)以及電磁閥的開度，用于實(shí)時控制旋流霧化噴嘴對氨的噴入量，使噴入煙氣通道內(nèi)的氨量與NOJ^度相匹配。解決了傳統(tǒng)SCR裝置中噴氨實(shí)時跟蹤動態(tài)控制問題，既保證脫硝效率，進(jìn)一步降低了氨的逃逸率。
[0023]4、降低了脫硝成本。由于混合后的煙氣與氨氣在一級旋流催化反應(yīng)區(qū)和二級旋流催化反應(yīng)區(qū)的反復(fù)作用，不僅實(shí)現(xiàn)煙氣高效脫硝，而且催化劑用量少，結(jié)構(gòu)布置簡化，造價低廉，技術(shù)手段更加簡便易行，能耗低，使脫硝成本大幅降低，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為沿?zé)煔馔ǖ纼?nèi)圓周面，沿切圓方向噴氨的旋流霧化噴嘴布置示意圖。
[0026]圖3為蜂窩式催化劑結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施